JP2008005217A - Analog circuit using arithmetic amplifier - Google Patents

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JP2008005217A JP2006172691A JP2006172691A JP2008005217A JP 2008005217 A JP2008005217 A JP 2008005217A JP 2006172691 A JP2006172691 A JP 2006172691A JP 2006172691 A JP2006172691 A JP 2006172691A JP 2008005217 A JP2008005217 A JP 2008005217A
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Hiroyuki Yoshimura
弘幸 吉村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To highly accurately and easily adjust a resistance value for adjusting the offset and gain of the output signal of an arithmetic amplifier, without the reliability of a circuit element deteriorate, or increase the manufacturing cost. <P>SOLUTION: The potential of the positive input terminal of an operating amplifier 73 is set to half, and the same number of resistors R13, R13A to R13C and R16A to R16C for offset adjustment are connected in parallel between the negative input terminal and power source of the operating amplifier 73 and between the negative input terminal and ground of the operating amplifier 73. Also, a plurality of resistors R15A to R15C are connected in parallel between the negative input terminal and output terminal of the operating amplifier 73 as resistors for determining the numerator of an amplification rate between the negative input terminal and output terminal of the operating amplifier 73, and a plurality of resistors R14A to R14C are connected in parallel as resistors for determining the denominator of the amplification rate between the negative input terminal and the output terminal of a buffer circuit 71 connected to this terminal, and the resistors which become unnecessary by adjustment, among those resistors are detached from the parallel connection. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両用の電圧コンバータ装置等に組み込まれる演算増幅器を用いたアナログ回路に関し、特に、回路素子のバラツキによる出力信号へのオフセット及びゲインに対する影響を容易に補正することが可能な演算増幅器を用いたアナログ回路に関する。   The present invention relates to an analog circuit using an operational amplifier incorporated in a voltage converter device for a vehicle, and more particularly to an operational amplifier capable of easily correcting the influence on offset and gain on an output signal due to variations in circuit elements. The present invention relates to an analog circuit using.

近年、車両機器においては、高効率化、省エネルギー対策として、図4に示す駆動力を生む電動機11を有する車両駆動システム10では、大別して電源12と、昇降圧コンバータ13と、インバータ14とが含まれている。但し、電動機11は、車両の駆動時には3相のモータであるが、車両の制動時には発電機となる。また、矢印Y1で車両駆動時に流れるエネルギーの方向を示し、矢印Y2で車両制動時に流れるエネルギーの方向を示す。   In recent years, in vehicle equipment, as a measure for improving efficiency and saving energy, the vehicle drive system 10 having the electric motor 11 that generates the driving force shown in FIG. 4 includes a power source 12, a step-up / down converter 13, and an inverter 14. It is. However, the electric motor 11 is a three-phase motor when the vehicle is driven, but becomes a generator when the vehicle is braked. An arrow Y1 indicates the direction of energy that flows when the vehicle is driven, and an arrow Y2 indicates the direction of energy that flows when the vehicle is braked.

電源12は、架線からの給電電圧又は直列接続されたバッテリーから構成される。
昇降圧コンバータ13は、車両駆動時には電源12の電圧VL(例:280V)を、モータ11の駆動に適した電圧VH(例:750V)に昇圧し、車両の制動時には発電機となるモータ11から生じる電圧VH(例:750V)を電源回路の電圧VL(例:280V)に降圧して電力の回生動作を行う。
The power source 12 includes a power supply voltage from an overhead wire or a battery connected in series.
The step-up / down converter 13 boosts the voltage V L (eg, 280 V) of the power source 12 to a voltage V H (eg, 750 V) suitable for driving the motor 11 when the vehicle is driven, and a motor that serves as a generator when the vehicle is braked. The voltage V H (eg, 750 V) generated from the voltage 11 is stepped down to the voltage V L (eg, 280 V) of the power supply circuit to perform a power regeneration operation.

インバータ14は、車両駆動時には昇降圧コンバータ13により昇圧された電圧VHから、3相モータ11の各相に電流を流すように、インバータ14内部のスイッチング素子をON/OFF制御し、このスイッチングの周波数により車両の速度を変化させる。また、車両制動時には、モータ11の各相に生じる電圧に同期してスイッチング素子をON/OFF制御し、いわゆる整流動作を行い、直流電圧に変換して回生を行う。 The inverter 14 performs ON / OFF control of the switching element in the inverter 14 so that a current flows to each phase of the three-phase motor 11 from the voltage V H boosted by the step-up / down converter 13 when the vehicle is driven. The speed of the vehicle is changed according to the frequency. Further, at the time of vehicle braking, the switching element is ON / OFF controlled in synchronism with the voltage generated in each phase of the motor 11, so-called rectification operation is performed, and the DC voltage is regenerated.

次に、昇降圧コンバータ13の詳細構成を図5に示し、その説明を行う。昇降圧コンバータ13は、大別してリアクトル16と、コンデンサ17と、2つのスイッチング素子21,22と、これらスイッチング素子21,22を制御する制御回路23a,23bとを備えて構成されている。最近の車両機器の駆動系のスイッチング素子21,22は、図5に示すように、IGBT25(又は26)と、このIGBT25(又は26)のエミッタ・コレクタ間に、並列にダイオード27(又は28)を接続して構成されている。つまり、ダイオード27(又は28)は、IGBT25(又は26)に流れる電流とは逆方向で電流を流すように接続されている。   Next, a detailed configuration of the step-up / down converter 13 is shown in FIG. 5 and will be described. The step-up / down converter 13 is roughly configured to include a reactor 16, a capacitor 17, two switching elements 21 and 22, and control circuits 23 a and 23 b that control the switching elements 21 and 22. As shown in FIG. 5, the switching elements 21 and 22 of the drive system of recent vehicle equipment include a diode 27 (or 28) in parallel between the IGBT 25 (or 26) and the emitter / collector of the IGBT 25 (or 26). Is connected. That is, the diode 27 (or 28) is connected so that a current flows in a direction opposite to the current flowing through the IGBT 25 (or 26).

この昇降圧コンバータ13の昇降圧動作の原理を説明する。また、昇圧時にリアクトル16に流れる電流波形を図6に示す。
最初に、昇圧動作を説明する。図6の時刻t0〜t1間、時刻t2〜t3間、時刻t4〜t5間に示すように、スイッチング素子21のIGBT25がON(導通)すると、リアクトル16に電流Iが流れ、リアクトル16(インダクタンスL)にLI2/2のエネルギーが蓄積される。
The principle of the step-up / step-down operation of the step-up / down converter 13 will be described. Further, FIG. 6 shows a waveform of a current flowing through the reactor 16 at the time of boosting.
First, the boosting operation will be described. When the IGBT 25 of the switching element 21 is turned on (conducted) between the times t0 to t1, between the times t2 and t3, and between the times t4 and t5 in FIG. 6, the current I flows through the reactor 16 and the reactor 16 (inductance L ) energy LI 2/2 is stored in the.

一方、時刻t1〜t2間、時刻t3〜t4間、時刻t5以降に示すように、スイッチング素子21のIGBT25がOFF(非導通)すると、スイッチング素子22のダイオード28に電流Iが流れて、リアクトル16に蓄えられたエネルギーがコンデンサ17に送られる。
次に、降圧動作を説明する。スイッチング素子22のIGBT26がON(導通)すると、リアクトル16に電流Iが流れ、リアクトル16にLI2/2のエネルギーが蓄積される。
On the other hand, when the IGBT 25 of the switching element 21 is turned off (non-conducting) between the times t1 and t2, between the times t3 and t4, and after the time t5, the current I flows through the diode 28 of the switching element 22 and the reactor 16 Is stored in the capacitor 17.
Next, the step-down operation will be described. IGBT26 is ON of the switching element 22 (conductive), the current I flows in the reactor 16, the energy of the LI 2/2 is stored in the reactor 16.

一方、スイッチング素子22のIGBT26がOFF(非導通)すると、スイッチング素子21のダイオード27に電流が流れて、リアクトル16に蓄えられたエネルギーが電源12へ回生される。
このようにスイッチング素子21又は22のON時間(ONデューティ)を変更する事で、昇降圧の電圧を調整する事が可能であり、概略の値は次式にて求める事が出来る。
L/VH=ONデューティ (%)
L:電源電圧
H:昇圧後の電圧
ONデューティ:スイッチイング素子21又は22のスイッチング周期に対する導通期間の割合。
しかし、実際には負荷の変動、電源電圧の変動などがあるので、昇降圧後の電圧VHを監視し、目標値となるように、スイッチング素子21,22のON時間(ONデューティ)の制御を行う。
On the other hand, when the IGBT 26 of the switching element 22 is turned off (non-conducting), a current flows through the diode 27 of the switching element 21, and the energy stored in the reactor 16 is regenerated to the power supply 12.
Thus, by changing the ON time (ON duty) of the switching element 21 or 22, the voltage of the step-up / step-down can be adjusted, and an approximate value can be obtained by the following equation.
V L / V H = ON duty (%)
V L : power supply voltage V H : voltage after boosting ON duty: ratio of conduction period to switching cycle of switching element 21 or 22.
However, since there are actually fluctuations in the load, fluctuations in the power supply voltage, etc., the voltage V H after the step-up / step-down is monitored, and the ON time (ON duty) of the switching elements 21 and 22 is controlled so as to become the target value. I do.

図7は、昇降圧コンバータ用IPM30のブロック図である。IPM30は、大きく分けて、上アームのスイッチング部31と、下アームのスイッチング部32と、制御部23とを備えて構成され、高電圧回路側の各スイッチング部31,32と、低電圧回路側の制御部23とは電気的に絶縁が必要であり、このためフォトカプラ34,35,36,37,38や図示せぬパルストランスなどを用いて、信号の授受を行うようになっている。   FIG. 7 is a block diagram of the step-up / down converter IPM 30. The IPM 30 is broadly divided into an upper arm switching unit 31, a lower arm switching unit 32, and a control unit 23. The IPM 30 includes the switching units 31 and 32 on the high voltage circuit side, and the low voltage circuit side. It is necessary to electrically insulate from the control unit 23, and for this reason, signals are exchanged using photocouplers 34, 35, 36, 37, 38, a pulse transformer (not shown), and the like.

上アームのスイッチング部31は、上述したスイッチング素子22と同一チップ内に埋め込まれた温度検出用ダイオード40と、IGBT26のエミッタとアース間に直列接続された2つの抵抗器41,42の間と温度検出用ダイオード40のアノード側とに接続されたIGBT保護回路43と、このIGBT保護回路43の出力側とIGBT26のゲート側との間に接続されたゲートドライバ44と、温度検出用ダイオード40のアノード側に接続されたIGBTチップ温度検出部45とを備えて構成されている。   The switching unit 31 of the upper arm includes a temperature detecting diode 40 embedded in the same chip as the switching element 22 described above, and a temperature between two resistors 41 and 42 connected in series between the emitter of the IGBT 26 and the ground. An IGBT protection circuit 43 connected to the anode side of the detection diode 40, a gate driver 44 connected between the output side of the IGBT protection circuit 43 and the gate side of the IGBT 26, and the anode of the temperature detection diode 40 And an IGBT chip temperature detection unit 45 connected to the side.

下アームのスイッチング部32は、上述したスイッチング素子21と同一チップ内に埋め込まれた温度検出用ダイオード50と、IGBT25のエミッタとアース間に直列接続された2つの抵抗器51,52同士の間と温度検出用ダイオード50のアノード側とに接続されたIGBT保護回路53と、このIGBT保護回路53の出力側とIGBT25のゲート側との間に接続されたゲートドライバ54と、温度検出用ダイオード50のアノード側に接続されたIGBTチップ温度検出部55と、昇圧後の電圧VHを検出するVH検出回路56とを備えて構成されている。 The switching unit 32 of the lower arm includes a temperature detection diode 50 embedded in the same chip as the switching element 21 described above, and between two resistors 51 and 52 connected in series between the emitter of the IGBT 25 and the ground. An IGBT protection circuit 53 connected to the anode side of the temperature detection diode 50, a gate driver 54 connected between the output side of the IGBT protection circuit 53 and the gate side of the IGBT 25, and the temperature detection diode 50 An IGBT chip temperature detection unit 55 connected to the anode side and a VH detection circuit 56 that detects the boosted voltage V H are provided.

VH検出回路56は、入力される電圧VHを分圧する分圧回路57と、この分圧回路57で分圧された電圧のレベルを調整するレベル調整回路58と、三角波を生成する三角波生成器59と、その三角波とレベル調整後の電圧を比較し、この比較結果得られる「L」又は「H」レベルの電圧をフォトカプラ38へ出力する比較器60とを備えて構成されている。 The VH detection circuit 56 includes a voltage dividing circuit 57 that divides the input voltage V H , a level adjustment circuit 58 that adjusts the level of the voltage divided by the voltage dividing circuit 57, and a triangular wave generator that generates a triangular wave 59 and a comparator 60 that compares the triangular wave with the voltage after level adjustment, and outputs a voltage of “L” or “H” level obtained as a result of the comparison to the photocoupler 38.

制御部23は、フォトカプラ38からの「L」に対応する「0」又は「H」に対応する「1」の信号を平滑化して直流レベルに変換するLPF(Low Pass Filter)62と、このLPF62からの直流レベルと昇降圧指令値とを比較するVH比較器63と、このVH比較器63の比較結果に応じて、昇圧後の電圧VHが昇降圧指令値に応じた所定電圧値となるようにゲート信号をフォトカプラ34,36へ出力するゲート信号発生器64とを備えて構成されている。 The control unit 23 smoothes a signal “1” corresponding to “0” or “H” corresponding to “L” from the photocoupler 38 and converts it to a DC level, and this LPF (Low Pass Filter) 62 The VH comparator 63 that compares the DC level from the LPF 62 with the step-up / step-down command value, and the boosted voltage V H is a predetermined voltage value corresponding to the step-up / step-down command value according to the comparison result of the VH comparator 63. A gate signal generator 64 for outputting a gate signal to the photocouplers 34 and 36 is provided.

このような構成のIPM30において、本発明の対象となる部分は、システムとしてIPM30の稼動状態を制御するために、スイッチング素子22,21と同一チップ内に埋め込まれた温度検出用ダイオード40,50のVF電圧により、IGBT26,25のチップ温度を測定するIGBTチップ温度検出部45,55である。
これらIGBTチップ温度検出部45,55を、上アームのスイッチング部31のIGBTチップ温度検出部45を代表して図8に内部ブロック図を示し、その説明を行う。
In the IPM 30 having such a configuration, the target portion of the present invention is that the temperature detection diodes 40 and 50 embedded in the same chip as the switching elements 22 and 21 are used to control the operating state of the IPM 30 as a system. The IGBT chip temperature detectors 45 and 55 measure the chip temperature of the IGBTs 26 and 25 using the VF voltage.
The IGBT chip temperature detectors 45 and 55 are represented by an internal block diagram in FIG. 8 as a representative of the IGBT chip temperature detector 45 of the switching unit 31 of the upper arm and will be described.

IGBTチップ温度検出部45は、高電圧回路側に、温度検出用ダイオード40のアノード側に接続された定電流源70と、定電流源70と温度検出用ダイオード40との間に+入力が接続されたオペアンプによるバッファ回路71と、レベル変換器77と、三角波発生器78と、三角波発生器78及びレベル変換器77の出力側に接続されたオペアンプによるコンパレータ79と、このコンパレータ79の出力側に抵抗器80を介してゲートが接続され、ソースが抵抗器82を介してデジタル・アナログ変換器90のフォトカプラ35に接続されたFET(Field Effect Transistor)81とを備えて構成されている。   The IGBT chip temperature detection unit 45 has a constant current source 70 connected to the anode side of the temperature detection diode 40 on the high voltage circuit side, and a + input connected between the constant current source 70 and the temperature detection diode 40. The operational amplifier buffer circuit 71, the level converter 77, the triangular wave generator 78, the operational amplifier connected to the output side of the triangular wave generator 78 and the level converter 77, and the output side of the comparator 79 A FET (Field Effect Transistor) 81 having a gate connected via a resistor 80 and a source connected to the photocoupler 35 of the digital / analog converter 90 via a resistor 82 is provided.

レベル変換器77は、バッファ回路71の出力に抵抗器72を介して−入力が接続されたオペアンプ73及び、当該オペアンプ73の入出力の間に接続された抵抗器74、第1の電源Vcc1及びアース間並びにオペアンプ73の+,−入力の間に接続された抵抗器75,76とを備えて構成されている。
デジタル・アナログ変換器90は、フォトカプラ35と、2値化回路91と、バッファ回路92と、LPF回路(低域通過フィルタ)93とを備えて構成されている。
The level converter 77 includes an operational amplifier 73 having a negative input connected to the output of the buffer circuit 71 via a resistor 72, a resistor 74 connected between the input and output of the operational amplifier 73, a first power supply Vcc1, and the like. Resistors 75 and 76 connected between the ground and between the + and − inputs of the operational amplifier 73 are provided.
The digital / analog converter 90 includes a photocoupler 35, a binarization circuit 91, a buffer circuit 92, and an LPF circuit (low-pass filter) 93.

フォトカプラ35は、第1の電源Vcc1とFET81との間に接続されると共に抵抗84が並列接続された発光ダイオード85と、この発光ダイオード85からの発光光を受光する受光ダイオード87とを備え、受光ダイオード87が、トランジスタ88のベースと第2の電源Vcc2との間に接続され、また、受光ダイオード87のカソードとトランジスタ88のコレクタとの間に抵抗器89が接続されて構成されている。   The photocoupler 35 includes a light emitting diode 85 connected between the first power supply Vcc1 and the FET 81 and a resistor 84 connected in parallel, and a light receiving diode 87 that receives light emitted from the light emitting diode 85. A light receiving diode 87 is connected between the base of the transistor 88 and the second power supply Vcc2, and a resistor 89 is connected between the cathode of the light receiving diode 87 and the collector of the transistor 88.

このフォトカプラ35のトランジスタ88のエミッタに2値化回路91が接続され、この2値化回路91の出力側に+入力が接続されると共に−入力と出力とが接続されたオペアンプによるバッファ回路92が接続され、このバッファ回路92の出力にLPF回路93が接続されている。
このようなIGBTチップ温度検出部45によってIGBT26の温度を測定する場合、定電流源70からIGBT26と同一チップ内に埋め込まれた温度検出用ダイオード40に定電流を供給する。これによって、温度検出用ダイオード40の両電圧VF(VF電圧信号とも称す)が、図9に示すように温度に比例した電圧値となる。即ち、温度検出用ダイオード40のチップ温度が165℃ではVF=1.5V、25℃ではVF=2.0Vとして得られ、実際にはVFの変化量500mVが温度信号のフルスパンとなる。
The binarization circuit 91 is connected to the emitter of the transistor 88 of the photocoupler 35. The buffer circuit 92 is an operational amplifier in which the + input is connected to the output side of the binarization circuit 91 and the -input and the output are connected. And an LPF circuit 93 is connected to the output of the buffer circuit 92.
When the temperature of the IGBT 26 is measured by the IGBT chip temperature detecting unit 45 as described above, a constant current is supplied from the constant current source 70 to the temperature detecting diode 40 embedded in the same chip as the IGBT 26. As a result, both voltages VF (also referred to as VF voltage signals) of the temperature detection diode 40 have voltage values proportional to the temperature as shown in FIG. That is, when the chip temperature of the temperature detecting diode 40 is 165 ° C., VF = 1.5V, and at 25 ° C., VF = 2.0 V is obtained. In practice, the VF change amount 500 mV is the full span of the temperature signal.

図10は、上記のバッファ回路71と、レベル変換器77と、三角波発生器78と、コンパレータ79とを有して成るVF/PWM変換回路100の詳細を示す。
三角波発生器78は、コンパレータ101及びオペアンプ102と、これら101,102の−,+入力端子と出力端子並びに電源Vcc1及びアースとの間に図示のように接続された抵抗器R21,R22、R23,R24,R25,R26と、コンデンサC11とを備えて構成されている。図8と同じ構成については同じ符号を用いて説明する。
FIG. 10 shows details of the VF / PWM conversion circuit 100 including the buffer circuit 71, the level converter 77, the triangular wave generator 78, and the comparator 79.
The triangular wave generator 78 includes resistors R21, R22, R23, which are connected as illustrated between the comparator 101 and the operational amplifier 102, and the-, + input terminals and output terminals of these 101, 102, the power supply Vcc1, and the ground. R24, R25, R26 and a capacitor C11 are provided. The same components as those in FIG. 8 will be described using the same reference numerals.

三角波発生器78からは三角波信号が所定の上限値と下限値との間で発生されている。
温度検出用ダイオード40の両電圧VFは、バッファ回路71でインピーダンス変換された後、レベル変換器77にて、三角波信号の上限値と高温(例:165℃)側VFとが合致、三角波信号の下限値と低温(例:25℃)側VFとが合致するように、増幅及びレベルの加減算が行われる。
A triangular wave signal is generated from a triangular wave generator 78 between a predetermined upper limit value and a lower limit value.
Both voltages VF of the temperature detection diode 40 are impedance-converted by the buffer circuit 71, and then the level converter 77 matches the upper limit value of the triangular wave signal with the high-temperature (eg, 165 ° C.) side VF. Amplification and level addition / subtraction are performed so that the lower limit value matches the low temperature (eg, 25 ° C.) side VF.

つまり、レベル変換器77は、三角波信号の上限と下限との幅のレベル(振幅)に、VF電圧信号の幅のレベルが一致するようにVF電圧信号の幅を拡大する(ゲインの調整)と共に、この拡大したVF電圧信号のレベルの上下が三角波の上限と下限の位置に一致させる(オフセットの調整)。ゲインとオフセットの調整は次のように行う。
図10において、抵抗R11,R12にて電源Vcc1の電圧を分圧してオペアンプ73の+入力とし、電源Vcc1とオペアンプ73の−入力との間に接続した抵抗R13によってオフセット量を決定する。また、バッファ回路71の出力とオペアンプ73の−入力との間に接続された抵抗R14とオペアンプ73の−入力と出力との間に接続された抵抗R15とによってオペアンプ73のゲインを決定する。
That is, the level converter 77 expands the width of the VF voltage signal (gain adjustment) so that the width level of the VF voltage signal matches the level (amplitude) of the upper and lower limits of the triangular wave signal. The upper and lower levels of the level of the expanded VF voltage signal coincide with the upper and lower positions of the triangular wave (offset adjustment). The gain and offset are adjusted as follows.
In FIG. 10, the voltage of the power supply Vcc1 is divided by resistors R11 and R12 to make a + input of the operational amplifier 73, and the offset amount is determined by the resistor R13 connected between the power supply Vcc1 and the -input of the operational amplifier 73. The gain of the operational amplifier 73 is determined by the resistor R14 connected between the output of the buffer circuit 71 and the negative input of the operational amplifier 73 and the resistor R15 connected between the negative input and the output of the operational amplifier 73.

このレベル合わせを行った後、後段のコンパレータ79にてレベル変換器77の出力電圧Vlevと、三角波発生器の出力電圧Vtriとを比較し、Vlev>Vtriの場合はコンパレータ79の出力を「L」、Vlev<Vtriの場合は「H」とする。
この動作によって生成されるコンパレータ79の出力パルスのデューティは、VF電圧信号に比例する。例えばデューティ0%は低温(例:25℃)側VF、100%は高温(例:165℃)側VFとして、次段のフォトカプラ35によるPWM信号の絶縁伝送回路を介して、上及び下アームのスイッチング部31,32から制御部23の2値化回路91へPWM信号として伝送される。
After this level adjustment, the comparator 79 at the subsequent stage compares the output voltage Vlev of the level converter 77 with the output voltage Vtri of the triangular wave generator. If Vlev> Vtri, the output of the comparator 79 is “L”. When Vlev <Vtri, “H” is set.
The duty of the output pulse of the comparator 79 generated by this operation is proportional to the VF voltage signal. For example, the duty 0% is a low temperature (eg, 25 ° C.) side VF, and 100% is a high temperature (eg, 165 ° C.) side VF. Are transmitted from the switching units 31 and 32 to the binarization circuit 91 of the control unit 23 as a PWM signal.

このPWM信号は、2値化回路91において、当該PWM信号のデューティが0%ではV1、100%ではV2なる電圧(2値化信号V1/V2)が形成されて出力される。この2値化信号V1/V2をバッファ回路92でインピーダンス変換した後、LPF回路93にて平滑化して直流レベルに変換すると、温度検出用ダイオード40の両端電圧VFに相当する各アームと絶縁された出力電圧(IGBTチップ温度電圧信号)Voutを得る事が出来る。   In the binarization circuit 91, the PWM signal is generated with a voltage (binarization signal V 1 / V 2) of V 1 when the duty of the PWM signal is 0% and V 2 when the duty of the PWM signal is 100%. When this binarized signal V1 / V2 is impedance-converted by the buffer circuit 92 and then smoothed by the LPF circuit 93 and converted to a direct current level, it is insulated from each arm corresponding to the voltage VF across the temperature detection diode 40. An output voltage (IGBT chip temperature voltage signal) Vout can be obtained.

このようにして得られたIGBTチップ温度に比例した電圧信号Voutは、昇降圧コンバータ13の上位のシステム(図示せず)に伝達され、そのシステムが常にIGBT25,26の温度を検出しながら、例えばIGBTチップ温度が所定の温度T1を超過すると、スイッチング周波数を1/2にし、更に所定の温度T2を超過するとスイッチング(昇降圧動作)を停止する保護機能を働かせる。   The voltage signal Vout proportional to the IGBT chip temperature obtained in this way is transmitted to a higher system (not shown) of the buck-boost converter 13, and the system constantly detects the temperature of the IGBTs 25 and 26, for example, When the IGBT chip temperature exceeds the predetermined temperature T1, the switching frequency is halved, and when the IGBT chip temperature exceeds the predetermined temperature T2, the protection function for stopping the switching (step-up / step-down operation) is activated.

この保護機能の作動は車両の駆動に影響を与えるので、IGBT25,26のチップ温度は正確に測定されなければならなず、概ね±5%の精度が要求される。チップ温度の測定の際の誤差要因は大別すると、IGBTチップに埋め込まれた温度検出用ダイオード40,50の両電圧VF値及び温度係数のバラツキと、バッファ回路71、レベル変換器77、三角波発生器78、フォトカプラ(PWM信号の絶縁伝送回路)35、2値化回路91、バッファ回路92及びLPF回路93から成る回路系のバラツキとの2種類となる。   Since the operation of this protection function affects the driving of the vehicle, the chip temperatures of the IGBTs 25 and 26 must be accurately measured, and an accuracy of approximately ± 5% is required. The error factors at the time of measuring the chip temperature can be broadly classified as follows: variation in both voltage VF values and temperature coefficients of the temperature detection diodes 40 and 50 embedded in the IGBT chip, the buffer circuit 71, the level converter 77, and generation of a triangular wave. There are two types of circuit system variations, including a circuit 78, a photocoupler (PWM signal isolation transmission circuit) 35, a binarization circuit 91, a buffer circuit 92, and an LPF circuit 93.

温度検出用ダイオード40,50のVF値のバラツキは、半導体プロセスに起因する要因が主で有るので、全体の許容誤差±5%のうち、例えばその6割である±3%をVF値のバラツキとして見込むと、回路系では±2%の誤差に抑制する必要がある。このため各々の回路では±0.5%の誤差に抑えた性能が求められる。
このため、抵抗素子、定電圧素子、オペアンプ等の回路素子は高精度品を用いる必要があるが、車両の環境温度は−40〜+105℃と広範囲での動作保証、車両用としての高信頼性及びクレームを生じた場合の敏速な対応が求められる点から、国内の大手半導体メーカー等の車載対応ICから選択せざるをえない。
The variations in the VF values of the temperature detection diodes 40 and 50 are mainly caused by the semiconductor process. Therefore, for example, ± 3% of 60% of the total allowable error of ± 5% is a variation in the VF value. In the circuit system, it is necessary to suppress the error to ± 2%. Therefore, each circuit is required to have a performance with an error of ± 0.5%.
For this reason, it is necessary to use highly accurate circuit elements such as resistance elements, constant voltage elements, operational amplifiers, etc., but the environmental temperature of the vehicle is assured to operate in a wide range of −40 to + 105 ° C., and high reliability for vehicles. From the point that prompt response in the case of a complaint is required, there is no choice but to select from an in-vehicle IC such as a major domestic semiconductor manufacturer.

図10に示すVF/PWM変換回路100において、定電流源70(図10には不図示、図8参照)から供給される定電流IFにより、温度検出用ダイオード40に生ずる温度に比例した順方向降下電圧(チップ温度が165℃ではVF=1.5V、25℃ではVF=2.0V)がバッファ回路71でインピーダンス変換され、レベル変換器77に供給される。
レベル変換器77のオペアンプ73の+入力端子には、電源Vcc1の電位を抵抗器R11とR12で分圧した電位Vcc11に固定されているので、オペアンプ73の出力電圧は下式(1)で表される。
In the VF / PWM conversion circuit 100 shown in FIG. 10, a forward direction proportional to the temperature generated in the temperature detection diode 40 by a constant current IF supplied from a constant current source 70 (not shown in FIG. 10, see FIG. 8). The drop voltage (VF = 1.5 V when the chip temperature is 165 ° C., VF = 2.0 V when the chip temperature is 25 ° C.) is impedance-converted by the buffer circuit 71 and supplied to the level converter 77.
Since the potential of the power supply Vcc1 is fixed to the potential Vcc11 obtained by dividing the potential of the power supply Vcc1 by the resistors R11 and R12 at the + input terminal of the operational amplifier 73 of the level converter 77, the output voltage of the operational amplifier 73 is expressed by the following equation (1). Is done.

Figure 2008005217
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一方、三角波発生器78からの三角波信号の上限値Vsuと下限値Vsdは下式(2)及び(3)で表される。なお、コンパレータ101の−入力端子には電源Vcc1を抵抗器R21とR22で分圧された電位Vcc12に固定されている。   On the other hand, the upper limit value Vsu and the lower limit value Vsd of the triangular wave signal from the triangular wave generator 78 are expressed by the following equations (2) and (3). The power source Vcc1 is fixed to the potential Vcc12 obtained by dividing the power supply Vcc1 by the resistors R21 and R22 at the negative input terminal of the comparator 101.

Figure 2008005217
Figure 2008005217

Figure 2008005217
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但し、V723LOWは、コンパレータ101の「L」レベル出力である。また、「//」はその前後に示す抵抗等を並列接続した際の合成値を簡易表記したものであり、例えば(3)式の「R24//R25」はR24とR25とを並列接続した時の合成抵抗値を示す。以下においても同様である。
このような三角波発生器78の出力信号の上限値Vsuと下限値Vsdの三角波と、レベル変換器77の出力とを、コンパレータ79で比較して、下式(4)〜(6)で表される温度に比例したパルス幅のPWM信号を生成する。
However, V 723 LOW is an “L” level output of the comparator 101. “//” is a simplified notation of the combined value when the resistors shown before and after are connected in parallel. For example, “R 24 // R 25 ” in the equation (3) is R 24 and R 25 . The combined resistance value when is connected in parallel. The same applies to the following.
Such a triangular wave of the upper limit value Vsu and lower limit value Vsd of the output signal of the triangular wave generator 78 and the output of the level converter 77 are compared by the comparator 79 and expressed by the following equations (4) to (6). A PWM signal having a pulse width proportional to the temperature is generated.

Figure 2008005217
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Figure 2008005217
Figure 2008005217

Figure 2008005217
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このPWM信号は、図11に詳細構成を示すデジタル・アナログ変換器90のフォトカプラ35で絶縁された後、2値化回路91、バッファ回路92、LPF回路93へ伝送される。このPWM信号のデューティ(Duty)とLPF回路93の出力(IGBTチップ温度電圧信号Vout)との関係は下式(7)で表される。   This PWM signal is insulated by the photocoupler 35 of the digital / analog converter 90 whose detailed configuration is shown in FIG. 11, and then transmitted to the binarization circuit 91, the buffer circuit 92, and the LPF circuit 93. The relationship between the duty of the PWM signal and the output of the LPF circuit 93 (IGBT chip temperature voltage signal Vout) is expressed by the following equation (7).

Figure 2008005217
Figure 2008005217

但し、Vceは、TR61の飽和状態におけるコレクタ・エミッター間の電圧であり、概ね0.15Vである。また、VLPFは、LPF回路93の出力である。
これらの式(1)〜(7)において、±0.1%の高精度抵抗器を用いれば、LPF回路93の出力の誤差は電源Vcc1,Vcc2のバラツキに依存することになる。
However, V ce is the voltage between the collector and emitter of the saturation TR61, is generally 0.15V. V LPF is an output of the LPF circuit 93.
In these formulas (1) to (7), if a high-precision resistor of ± 0.1% is used, the error in the output of the LPF circuit 93 depends on variations in the power supplies Vcc1 and Vcc2.

特に、Vcc1はフルスパンが500mVの信号を取り扱う回路に用いられるので高安定、高精度な電圧源が必要とされ、高精度なシャントレギュレータを用いる必要がある。また、Vcc2はフルスパンが4Vの信号を取り扱うので、Vcc1よりも高い精度は要求されない。
電源Vcc1にシャントレギュレータを用いた場合の電位Vcc1と、電源Vcc2にシャントレギュレータを用いた場合の電位Vcc2のバラツキは、正規分布として扱うことができる。
In particular, since Vcc1 is used in a circuit that handles a signal having a full span of 500 mV, a highly stable and highly accurate voltage source is required, and a highly accurate shunt regulator must be used. Further, since Vcc2 handles a signal having a full span of 4V, higher accuracy than Vcc1 is not required.
Variations in the potential Vcc1 when the shunt regulator is used as the power supply Vcc1 and the potential Vcc2 when the shunt regulator is used as the power supply Vcc2 can be treated as a normal distribution.

これらの基準電圧源の電圧バラツキは上式(1)〜(7)において、Vcc1,Vcc2の値が変わるので、温度に比例したLPF回路93の出力において、温度幅が130℃で出力電圧幅が4Vに割り当てているスパン、及び温度25℃で出力が4.5Vに割り当てているオフセットが影響を受ける事になる。
上記のVcc1を変動させた場合のLPF回路93の出力への影響を図12及び図13に、Vcc2を変動させた場合のLPF回路93の出力への影響を図14及び図15に示す。
In the voltage variation of these reference voltage source is above formula (1) ~ (7), V cc1, the value of V cc2 is changed, the output of the LPF circuit 93 in proportion to the temperature, the temperature range is the output voltage at 130 ° C. The span assigned to the width of 4V and the offset assigned to the output of 4.5V at a temperature of 25 ° C. will be affected.
12 and 13 the effect on the output of the LPF circuit 93 in the case of varying the aforementioned V cc1, shown in FIGS. 14 and 15 the effect on the output of the LPF circuit 93 in the case of varying the V cc2 .

cc1,Vcc2の出力電圧のバラツキの分布が正規分布とした場合、分布の中心値から3σまでの範囲において、IGBTチップ温度電圧信号(LPF出力)Voutに生じる誤差及び区間内累積分布割合を統計計算した。この結果、1.2σ以下(母集団の77%)では、回路による温度計測は、最大±2.88%以下に抑制出来るが、残りの23%は±2.88%を超過してしまうので、図10に示したレベル変換器77における抵抗器R13をオフセット調整用、R15をゲイン調整用として抵抗値を変更しなければならない。 If V cc1, variations in the distribution of the output voltage of the V cc2 is a normal distribution, in the range from the center value of the distribution to the 3 [sigma], the error and interval in cumulative distribution ratio caused IGBT chip temperature voltage signal (LPF output) Vout Statistical calculations were made. As a result, at 1.2σ or less (77% of the population), the temperature measurement by the circuit can be suppressed to a maximum of ± 2.88% or less, but the remaining 23% exceeds ± 2.88%. In the level converter 77 shown in FIG. 10, the resistance value must be changed by using the resistor R13 for offset adjustment and R15 for gain adjustment.

このため、抵抗器R13,R15に関しては、±5σ以内であれば調整出来るように、予め抵抗値の低い素子を実装しておき、これをレーザートリミング装置で抵抗パターンを部分的に切断することによって目標とする調整値に合致させる。
この目標値を得るために、例えば回路基板にIGBTに内蔵された温度検出用ダイオード40,50が接続される端子に、チップ温度が135℃相当の電圧1.607V、40℃相当の1.946Vを模擬VF信号として入力し、その時に得られる2つのLPF出力信号レベルから計算により求める手法、または抵抗値をレーザートリミング装置でトリミングしながら、LPF出力信号の目標値に対する誤差をフィードバックする手法がある。これとは別に、抵抗器R13,R15に関しては未実装としておき、試験によって調整抵抗値が定まった時点で、後実装を行う手法もある。
For this reason, with regard to the resistors R13 and R15, an element having a low resistance value is mounted in advance so that it can be adjusted within ± 5σ, and this is performed by partially cutting the resistance pattern with a laser trimming device. Match the target adjustment value.
In order to obtain this target value, for example, a voltage of 1.607V corresponding to a chip temperature of 135 ° C. and 1.946V corresponding to 40 ° C. are connected to terminals connected to temperature detection diodes 40 and 50 built in the IGBT on the circuit board. Is input as a simulated VF signal and calculated from two LPF output signal levels obtained at that time, or a method of feeding back an error with respect to a target value of the LPF output signal while trimming a resistance value with a laser trimming device . Apart from this, there is also a technique in which the resistors R13 and R15 are not mounted and are mounted after the adjustment resistance value is determined by a test.

この種の従来の演算増幅器を用いたアナログ回路(レベル変換器77)として、例えば特許文献1に記載のものがある。
特開2005−2909号公報
As an analog circuit (level converter 77) using this type of conventional operational amplifier, for example, there is one described in Patent Document 1.
JP 2005-2909 A

ところで、従来の演算増幅器を用いたアナログ回路に該当するレベル変換器77においては、前述したように、抵抗器R13,R15に関しては、±5σ以内であれば調整出来るように、予め抵抗値の低い素子を実装しておき、これをレーザートリミング装置で抵抗パターンを部分的に切断することによって目標とする調整値に合致させるようにしたが、このトリミング工程では下記の問題がある。   By the way, in the level converter 77 corresponding to an analog circuit using a conventional operational amplifier, as described above, the resistors R13 and R15 have a low resistance value in advance so that they can be adjusted within ± 5σ. The element is mounted in advance, and the resistance pattern is partially cut by a laser trimming apparatus so as to match the target adjustment value. However, this trimming process has the following problems.

まず、調整抵抗値を本来の値よりも低くしているため、製品の全数について抵抗値のトリミングを行う必要が有り、1.2σ以下(母集団の77%)に関しては、抵抗値の調整が不要であるにも関わらずトリミング工数が必ず発生し、その分、回路製造コストが高くなる。
また、細いレーザービームによる切断では、抵抗パターンを部分的に切断し、このトリミング後に抵抗素子に対して保護膜をコーティングするが、これが使用中の熱サイクルによって劣化して空気中の水分が付着し、抵抗値が変化することがあるので、その分、信頼性が低い。
First, since the adjustment resistance value is lower than the original value, it is necessary to trim the resistance value for the total number of products. For 1.2σ or less (77% of the population), the adjustment of the resistance value is not possible. Although it is unnecessary, trimming man-hours are inevitably generated, which increases the circuit manufacturing cost.
In the case of cutting with a thin laser beam, the resistance pattern is partially cut, and after this trimming, a protective film is coated on the resistance element, but this deteriorates due to the heat cycle during use, and moisture in the air adheres. Since the resistance value may change, the reliability is low accordingly.

更に、調整抵抗値が定まった時点で、後実装を行う手法もある。しかし、後実装のため、回路基板及び初期実装回路素子に2度にわたる高温加熱が実施され、このため回路素子の信頼性が低下する。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、演算増幅器の出力信号のオフセット及びゲインを調整するための抵抗値を、回路素子の信頼性が低下することなく、精度良く、製造コストを下げることなく容易に調整することができる演算増幅器を用いたアナログ回路を提供することを目的としている。
Further, there is a method of performing post-mounting when the adjustment resistance value is determined. However, for post-mounting, the circuit board and the initial mounted circuit element are subjected to high-temperature heating twice, which decreases the reliability of the circuit element.
The present invention has been made in view of such problems, and the resistance value for adjusting the offset and gain of the output signal of the operational amplifier can be accurately manufactured without reducing the reliability of the circuit element. An object of the present invention is to provide an analog circuit using an operational amplifier which can be easily adjusted without reducing the cost.

上記目的を達成するために、本発明の請求項1による演算増幅器を用いたアナログ回路は、演算増幅器を用いたアナログ回路において、前記演算増幅器の正入力端子の電位を電源電圧の半分に設定し、該演算増幅器の負入力端子と電源との間に複数の抵抗器を並列接続してなる第1並列回路を接続し、前記演算増幅器の負入力端子とアースとの間に、前記第1並列回路と同数であって、第1並列回路を構成する抵抗器と抵抗値がほぼ等しい抵抗器を並列接続してなる第2並列回路を接続し、前記演算増幅器のオフセット量が所望値となるように第1,第2並列回路の所定の抵抗器を並列回路から切り離すことを特徴とする。   To achieve the above object, an analog circuit using an operational amplifier according to claim 1 of the present invention is the analog circuit using an operational amplifier, wherein the potential of the positive input terminal of the operational amplifier is set to half of the power supply voltage. A first parallel circuit formed by connecting a plurality of resistors in parallel between the negative input terminal of the operational amplifier and the power supply, and the first parallel circuit between the negative input terminal of the operational amplifier and the ground. A second parallel circuit in which resistors having the same number and the same resistance as that of the first parallel circuit are connected in parallel is connected so that the offset amount of the operational amplifier becomes a desired value. The predetermined resistors of the first and second parallel circuits are separated from the parallel circuit.

この構成によれば、本来調整が不要な1.2σ以下(母集団の77%)に関しては、調整工程が不要となる。また、調整が必要な場合であっても、並列回路を構成する抵抗器を切り離すことで並列回路の抵抗値を変化させている。従来の抵抗パターンの部分的な除去と異なり、不要となった抵抗器を並列回路から完全に切り離してしまうため、使用時の雰囲気により抵抗値が変化することがない。また、電源電圧は変動が小さいものが望ましい。更に、演算増幅器の出力信号のオフセットを所定値に調整することができる。この手法によれば従来のような、1.2σ以下(母集団の77%)に関して調整不要であるにも関わらず、調整抵抗値が本来の値よりも低いために100%の抵抗値のトリミングを行う必要が無くなる。このトリミング工程が不要となるので、アナログ回路の回路素子の信頼性が低下することなく、精度良く、製造コストを下げることなく容易に調整することができる。   According to this configuration, the adjustment step is not necessary for 1.2σ or less (77% of the population) that originally does not require adjustment. Even when adjustment is necessary, the resistance value of the parallel circuit is changed by disconnecting the resistor constituting the parallel circuit. Unlike the conventional partial removal of the resistance pattern, the unnecessary resistor is completely separated from the parallel circuit, so that the resistance value does not change depending on the atmosphere during use. Further, it is desirable that the power supply voltage has a small fluctuation. Furthermore, the offset of the output signal of the operational amplifier can be adjusted to a predetermined value. According to this method, the adjustment resistance value is lower than the original value even though the adjustment is not necessary for 1.2 σ or less (77% of the population) as in the conventional case, so that the trimming of the resistance value of 100% is performed. Need not be performed. Since this trimming process is not required, the reliability of the circuit elements of the analog circuit can be easily adjusted with high accuracy and without reducing the manufacturing cost.

また、本発明の請求項2による演算増幅器を用いたアナログ回路は、請求項1において、前記第1並列回路を構成する複数の抵抗器の抵抗値は、相互に異なり基準となる抵抗器の抵抗値に対して2のべき乗となる抵抗値であることを特徴とする。
この構成によれば、2のべき乗とする重み付けによってオフセット電流の値を有効に変化させることができる。
また、本発明の請求項3による演算増幅器を用いたアナログ回路は、請求項1または2において、前記負入力端子と前記電源との間に、前記演算増幅器のオフセット量を設定する設定用抵抗器を更に接続したことを特徴とする。
この構成によれば、設定用抵抗器によって演算増幅器の出力信号のオフセットを所定値に調整することができる。
An analog circuit using an operational amplifier according to a second aspect of the present invention is the analog circuit according to the first aspect, wherein the resistance values of the plurality of resistors constituting the first parallel circuit are different from each other, and the resistance of the reference resistor The resistance value is a power of 2 with respect to the value.
According to this configuration, the value of the offset current can be effectively changed by weighting to a power of 2.
An analog circuit using an operational amplifier according to claim 3 of the present invention is the setting resistor according to claim 1 or 2, wherein an offset amount of the operational amplifier is set between the negative input terminal and the power source. Are further connected.
According to this configuration, the offset of the output signal of the operational amplifier can be adjusted to a predetermined value by the setting resistor.

また、本発明の請求項4による演算増幅器を用いたアナログ回路は、演算増幅器を用いたアナログ回路において、前記演算増幅器の負入力端子と出力端子との間に、増幅率の分子を決定するための抵抗器として複数の抵抗器を並列接続してなる第3並列回路を接続し、前記演算増幅器の負入力端子と当該負入力端子に接続される前段回路の出力端子との間に、同増幅率の分母を決定するための抵抗器として複数の抵抗器を並列接続してなる第4並列回路を接続し、前記演算増幅器の増幅率が所望値となるように、第3,第4並列回路の抵抗器のうちの一部を並列回路から切り離すことを特徴とする。   An analog circuit using an operational amplifier according to claim 4 of the present invention is an analog circuit using an operational amplifier for determining a numerator of an amplification factor between a negative input terminal and an output terminal of the operational amplifier. A third parallel circuit formed by connecting a plurality of resistors in parallel is connected as a resistor, and the same amplifier is connected between the negative input terminal of the operational amplifier and the output terminal of the preceding circuit connected to the negative input terminal. A fourth parallel circuit formed by connecting a plurality of resistors in parallel as a resistor for determining a denominator of the rate, and a third parallel circuit and a fourth parallel circuit so that the amplification factor of the operational amplifier becomes a desired value; A part of the resistors is disconnected from the parallel circuit.

この構成によれば、抵抗器を切り離す前の、分子を決定する抵抗器の並列回路の抵抗値と分母を決定する抵抗器の並列回路の抵抗値は、それぞれ、演算増幅器の増幅率が所定値となるように設定されている。しかしながら、実際には抵抗値の誤差等の要因で増幅率が狙った値とならないため、分子を決定する抵抗器の並列回路,分母を決定する抵抗器の並列回路のいずれかもしくは双方について、一部の抵抗器を切り離すことで増幅率を微調整し、所望の増幅率を得る。   According to this configuration, before disconnecting the resistor, the resistance value of the parallel circuit of the resistor that determines the numerator and the resistance value of the parallel circuit of the resistor that determines the denominator are respectively set so that the amplification factor of the operational amplifier is a predetermined value. It is set to become. However, in reality, the amplification factor does not become the target value due to factors such as resistance error, so one or both of the parallel circuit of the resistor that determines the numerator and the parallel circuit of the resistor that determines the denominator The gain is finely adjusted by disconnecting the resistor of the part, and a desired gain is obtained.

この場合、分子を決定する抵抗器ならびに分母を決定する抵抗器は必ず必要となるため、並列回路を構成する抵抗器のうち分子側、分母側それぞれ1つは、粗調整用として切り離さないものとし、残りの抵抗器を微調整用として切り離し可能に実装するとよい。
この場合も本来調整が不要な1.2σ以下(母集団の77%)に関しては、調整工程が不要となる。
In this case, a resistor that determines the numerator and a resistor that determines the denominator are necessary, so one of the numerator side and the denominator side of the resistors constituting the parallel circuit is not separated for coarse adjustment. The remaining resistors may be mounted so as to be separable for fine adjustment.
Also in this case, the adjustment process is not necessary for 1.2σ or less (77% of the population) which originally does not require adjustment.

また、調整が必要な場合であっても、並列回路を構成する抵抗器を切り離すことで並列回路の抵抗値を変化させている。従来の抵抗パターンの部分的な除去と異なり、不要となった抵抗器を並列回路から完全に切り離してしまうため、使用時の雰囲気により抵抗値が変化することがない。
この手法によれば従来のような、1.2σ以下(母集団の77%)に関して調整不要であるにも関わらず、調整抵抗値が本来の値よりも低いために100%の抵抗値のトリミングを行う必要が無くなる。このトリミング工程が不要となるので、アナログ回路の回路素子の信頼性が低下することなく、精度良く、製造コストを下げることなく容易に調整することができる。
Even when adjustment is necessary, the resistance value of the parallel circuit is changed by disconnecting the resistor constituting the parallel circuit. Unlike the conventional partial removal of the resistance pattern, the unnecessary resistor is completely separated from the parallel circuit, so that the resistance value does not change depending on the atmosphere during use.
According to this method, the adjustment resistance value is lower than the original value even though the adjustment is not necessary for 1.2 σ or less (77% of the population) as in the conventional case, so that the trimming of the resistance value of 100% is performed. Need not be performed. Since this trimming process is not required, the reliability of the circuit elements of the analog circuit can be easily adjusted with high accuracy and without reducing the manufacturing cost.

また、本発明の請求項5による演算増幅器を用いたアナログ回路は、請求項1または4において、前記抵抗器は、厚膜抵抗体を抵抗実装用パッドに実装したものであり、前記オフセット量の調整のために切り離す抵抗器について、前記厚膜抵抗体を実装したまま前記厚膜抵抗体を所定の幅で切断除去することを特徴とする。
この構成によれば、演算増幅器のゲインは、増幅率の分子を決定するための複数の抵抗器の並列抵抗値と、同増幅率の分母を決定するための複数の抵抗器の並列抵抗値との比で決定される。このため、ゲインを調整する際に、それら抵抗器のうち必要数の抵抗器の抵抗皮膜をレーザービームなどで必要領域除去して抵抗値を必要な値に変化させればよい。
An analog circuit using an operational amplifier according to claim 5 of the present invention is the analog circuit according to claim 1 or 4, wherein the resistor is a thick film resistor mounted on a resistor mounting pad. The resistor to be separated for adjustment is characterized in that the thick film resistor is cut and removed with a predetermined width while the thick film resistor is mounted.
According to this configuration, the gain of the operational amplifier includes the parallel resistance value of the plurality of resistors for determining the numerator of the amplification factor, and the parallel resistance value of the plurality of resistors for determining the denominator of the amplification factor. It is determined by the ratio of For this reason, when the gain is adjusted, the resistance film of the required number of resistors among these resistors may be removed by using a laser beam or the like to change the resistance value to a required value.

また、本発明の請求項6による演算増幅器を用いたアナログ回路は、請求項1または4において、前記抵抗器は、チップ抵抗部を抵抗実装用パッドに実装したものであり、前記オフセット量の調整のために切り離す抵抗器について、前記チップ抵抗部を前記抵抗実装用パッドから取り外すことを特徴とする。
この構成によれば、演算増幅器のゲインは、増幅率の分子を決定するための複数の抵抗器の並列抵抗値と、同増幅率の分母を決定するための複数の抵抗器の並列抵抗値との比で決定される。このため、ゲインを調整する際に、それら抵抗器のうち必要数の抵抗器をレーザービームなどで除去して合成抵抗値を必要な値に変化させればよい。この手法においても上記請求項5と同様な作用効果が得られる。
An analog circuit using an operational amplifier according to a sixth aspect of the present invention is the analog circuit according to the first or fourth aspect, wherein the resistor includes a chip resistor portion mounted on a resistor mounting pad, and the offset amount is adjusted. For the resistor to be separated for the purpose, the chip resistor portion is removed from the resistor mounting pad.
According to this configuration, the gain of the operational amplifier includes the parallel resistance value of the plurality of resistors for determining the numerator of the amplification factor, and the parallel resistance value of the plurality of resistors for determining the denominator of the amplification factor. It is determined by the ratio of For this reason, when adjusting the gain, it is only necessary to remove the necessary number of resistors among these resistors with a laser beam or the like and change the combined resistance value to a necessary value. In this method, the same effect as that of the fifth aspect can be obtained.

また、本発明の請求項7による演算増幅器を用いたアナログ回路は、請求項1に記載の演算増幅器を用いたアナログ回路と、請求項4に記載の演算増幅器を用いたアナログ回路とを組合せたことを特徴とする。
この構成によれば、オフセット及びゲインの調整を上記請求項1または4に記載したように行うことができる。
An analog circuit using the operational amplifier according to claim 7 of the present invention is a combination of the analog circuit using the operational amplifier according to claim 1 and the analog circuit using the operational amplifier according to claim 4. It is characterized by that.
According to this configuration, the offset and gain can be adjusted as described in the first or fourth aspect.

また、本発明の請求項8による演算増幅器を用いたアナログ回路は、演算増幅器を用いたアナログ回路において、該演算増幅器の負入力端子と電源との間に複数の抵抗器を並列接続し、該抵抗器を介して前記演算増幅器へ流入する第1の電流と、前記演算増幅器の負入力端子とアースとの間複数の抵抗器を並列接続し、該抵抗器を介して前記演算増幅器から流出する第2の電流とが等しくなるように前記複数の抵抗器の抵抗値を選定し、前記演算増幅器のオフセット量が所望値となるように前記の抵抗器を並列回路から切り離すことを特徴とする。   An analog circuit using an operational amplifier according to claim 8 of the present invention is an analog circuit using an operational amplifier, wherein a plurality of resistors are connected in parallel between a negative input terminal of the operational amplifier and a power source, A plurality of resistors are connected in parallel between the first current flowing into the operational amplifier via the resistor and the negative input terminal of the operational amplifier and the ground, and flow out of the operational amplifier via the resistor The resistor values of the plurality of resistors are selected so as to be equal to the second current, and the resistors are separated from the parallel circuit so that the offset amount of the operational amplifier becomes a desired value.

この構成によれば、上記請求項1に記載したと略同様の作用効果を得ることが可能となる。
また、本発明の請求項9による演算増幅器を用いたアナログ回路は、請求項8において、前記各並列回路において、並列回路を構成する複数の抵抗器の抵抗値は、相互に異なり基準となる抵抗器の抵抗値に対して2のべき乗となる抵抗値であることを特徴とする。
この構成によれば、上記請求項2に記載したと略同様の作用効果を得ることが可能となる。
According to this configuration, it is possible to obtain substantially the same effect as described in the first aspect.
An analog circuit using an operational amplifier according to a ninth aspect of the present invention is the analog circuit according to the eighth aspect, wherein in each of the parallel circuits, resistance values of a plurality of resistors constituting the parallel circuit are different from each other and serve as a reference resistance. The resistance value is a power of 2 with respect to the resistance value of the vessel.
According to this configuration, it is possible to obtain substantially the same effect as described in the second aspect.

以上説明したように本発明によれば、演算増幅器の出力信号のオフセット及びゲインを調整するための抵抗値を、回路素子の信頼性が低下することなく、精度良く、製造コストを下げることなく容易に調整することができるという効果がある。   As described above, according to the present invention, the resistance value for adjusting the offset and gain of the output signal of the operational amplifier can be easily adjusted without reducing the reliability of the circuit elements and without reducing the manufacturing cost. There is an effect that can be adjusted to.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
図1は、本発明の実施の形態に係る演算増幅器を用いたアナログ回路であるレベル変換器を適用したVF/PWM変換回路の構成を示す回路図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, parts corresponding to each other in all the drawings in this specification are denoted by the same reference numerals, and description of the overlapping parts will be omitted as appropriate.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a VF / PWM conversion circuit to which a level converter, which is an analog circuit using an operational amplifier according to an embodiment of the present invention, is applied.

図1に示すVF/PWM変換回路110が、従来のVF/PWM変換回路100と異なる点は、レベル変換器120に、1つのオフセット設定用抵抗器R13と、第1並列回路として3個一組のオフセット微調整用抵抗器R13A,R13B,R13Cと第2並列回路として同じく3個一組のオフセット微調整用抵抗器R16A,R16B,R16Cと、第3並列回路として3個一組のゲイン調整用抵抗器R14A,R14B,R14Cと第4並列回路として3個一組のゲイン調整用抵抗器R15A,R15B,R15Cとを備え、所望の抵抗器Rを並列回路から切り離すことによって、オペアンプ73の出力信号のオフセット及びゲインを調整するようにしたことにある。   The VF / PWM conversion circuit 110 shown in FIG. 1 is different from the conventional VF / PWM conversion circuit 100 in that a level converter 120, one offset setting resistor R13, and a set of three as a first parallel circuit. Offset fine adjustment resistors R13A, R13B, R13C and a set of three offset fine adjustment resistors R16A, R16B, R16C as a second parallel circuit, and a set of three gain adjustments as a third parallel circuit A resistor R14A, R14B, R14C and a set of three gain adjusting resistors R15A, R15B, R15C as a fourth parallel circuit, and the output signal of the operational amplifier 73 by separating the desired resistor R from the parallel circuit This is because the offset and gain are adjusted.

なお、オフセット設定用抵抗器R13は、従来から存在する抵抗器R13をオフセット設定用としたものである。
更に説明すると、オペアンプ73の+入力端子の電位を、抵抗器R11の抵抗値=抵抗器R12の抵抗値とする事によって電源Vcc1の電圧の1/2に設定を行い、電源Vcc1とオペアンプ73の−入力端子との間に1組のオフセット微調整用抵抗器R13A,R13B,R13Cを、アースとオペアンプ73の負入力端子との間にもう1組のオフセット微調整用抵抗器R16A,R16B,R16Cを並列接続する。
The offset setting resistor R13 is a conventional resistor R13 for offset setting.
More specifically, the potential of the positive input terminal of the operational amplifier 73 is set to ½ of the voltage of the power supply Vcc1 by setting the resistance value of the resistor R11 = the resistance value of the resistor R12. One set of offset fine adjustment resistors R13A, R13B, R13C between the input terminals and another set of offset fine adjustment resistors R16A, R16B, R16C between the ground and the negative input terminal of the operational amplifier 73. Are connected in parallel.

この回路構成では、一方のオフセット微調整用抵抗器R13A,R13B,R13Cは71の出力電位を負方向に変化させ、他方のオフセット微調整用抵抗器R16A,R16B,R16Cは73の出力電位を正方向に変化させ、オフセットの微調整の役割を担う。
ここで、第1並列回路(抵抗器R13A,13B,13C)の合成抵抗値と第2並列回路(抵抗器16A,16B,16C)の合成抵抗地を同じにしておく、即ち抵抗器R13A=R16A,R13B=R16B,R13C=R16Cとすれば、抵抗器R13A,R13B,R13C,R16A,R16B,R16Cの全てが実装されている状態では、互いにオフセット調整は相殺される。従って、本来調整が不要な1.2σ以下(母集団の77%)については調整工程が不要となり、オフセット設定用抵抗器R13のみによって初期のレベル合わせを行うことができる。
In this circuit configuration, one offset fine adjustment resistor R13A, R13B, R13C changes the output potential of 71 in the negative direction, and the other offset fine adjustment resistors R16A, R16B, R16C positively adjusts the output potential of 73. Change the direction and play a role of fine adjustment of the offset.
Here, the combined resistance value of the first parallel circuit (resistors R13A, 13B, and 13C) and the combined resistance value of the second parallel circuit (resistors 16A, 16B, and 16C) are made the same, that is, the resistor R13A = R16A. , R13B = R16B, and R13C = R16C, offset adjustments cancel each other in the state where all of the resistors R13A, R13B, R13C, R16A, R16B, and R16C are mounted. Therefore, an adjustment step is not necessary for 1.2σ or less (77% of the population) that originally does not require adjustment, and the initial level adjustment can be performed only by the offset setting resistor R13.

また、R13B=1/2×R13A、R13C=1/4×R13Aなる抵抗値とすれば、R13A,R13B,R13C及びR16A,R16B,R16Cから、片側の抵抗器Rを削除して1〜3個の抵抗器Rの組合せで、正負合計の14段階、等間隔のオフセット調整が出来る事になる。
一方、ゲイン調整としては、オペアンプ73の−入力端子と出力端子との間に接続されて増幅率の分子を決定する抵抗器として、複数の抵抗器R15A,R15B,R15Cを並列接続した第4並列回路を用い、これを1組のゲイン調整用抵抗器とする。また、オペアンプ73の−入力端子とその前段のバッファ回路71の出力端子との間に接続されて増幅率の分母を決定する抵抗器として、複数の抵抗器R14A,R14B,R14Cを並列接続した第3並列回路を用い、これを他の1組のゲイン調整用抵抗器とする。
If the resistance values are R13B = 1/2 × R13A and R13C = 1/4 × R13A, 1 to 3 resistors R are removed from R13A, R13B, R13C and R16A, R16B, R16C. With the combination of the resistors R, offset adjustment at equal intervals can be performed in 14 steps of total positive and negative.
On the other hand, as a gain adjustment, a fourth parallel circuit in which a plurality of resistors R15A, R15B, and R15C are connected in parallel as a resistor that is connected between the negative input terminal and the output terminal of the operational amplifier 73 and determines the numerator of the amplification factor. Using a circuit, this is a set of gain adjusting resistors. In addition, a plurality of resistors R14A, R14B, and R14C are connected in parallel as resistors that are connected between the negative input terminal of the operational amplifier 73 and the output terminal of the buffer circuit 71 in the preceding stage to determine the denominator of the amplification factor. Three parallel circuits are used, and this is another set of gain adjusting resistors.

これらゲイン調整用抵抗器R14A,R14B,R14Cの合成抵抗値及びR15A,R15B,R15Cの合成抵抗値は、所望のゲインを得るための初期値となるように各抵抗器の抵抗値を選択する。なお、演算増幅器の増幅率(ゲイン)の設定には、オペアンプ73の−入力端子と出力端子との間、及びオペアンプ73の−入力端子とバッファ回路71の出力端子との間にそれぞれ抵抗器を接続することが必須となる。このため、第3並列回路および第4並列回路を構成する抵抗器のうちそれぞれ1つ(たとえばR15AとR16A)は切り離されることがない。   The resistance value of each resistor is selected so that the combined resistance value of the gain adjusting resistors R14A, R14B, and R14C and the combined resistance value of R15A, R15B, and R15C become initial values for obtaining a desired gain. For setting the gain (gain) of the operational amplifier, resistors are respectively connected between the −input terminal and the output terminal of the operational amplifier 73 and between the −input terminal of the operational amplifier 73 and the output terminal of the buffer circuit 71. It is essential to connect. For this reason, one (for example, R15A and R16A) of resistors constituting the third parallel circuit and the fourth parallel circuit is not disconnected.

実際には、ゲインはオペアンプ73の−入力端子と出力端子との間に並列接続されている抵抗器R15A,R15B,R15の組合せによる増幅率の分子を定める並列抵抗値と、オペアンプ73の−入力端子とバッファ回路71の出力端子との間に並列接続されている抵抗器R13A,R13B,R13Cの組合せによる増幅率の分母を定める並列抵抗値との比で決定されるため、96系列の抵抗値の組合せにより概ね等間隔に調整ができるように各並列回路の抵抗値を選定すればよい。
これらのオフセット調整用抵抗器R13、R13A〜R13C及びR16A〜R16C、ゲイン調整用抵抗器R14A〜R14C及びR15A〜R15Cを備えたオペアンプ73の出力は、下式(8)で表される。
Actually, the gain is the parallel resistance value that determines the numerator of the amplification factor by the combination of the resistors R15A, R15B, and R15 connected in parallel between the negative input terminal and the output terminal of the operational amplifier 73, and the negative input of the operational amplifier 73. 96 series resistance values because it is determined by the ratio to the parallel resistance value that determines the denominator of the amplification factor by the combination of resistors R13A, R13B, and R13C connected in parallel between the terminal and the output terminal of the buffer circuit 71. The resistance value of each parallel circuit may be selected so that adjustment can be made at approximately equal intervals by the combination.
The output of the operational amplifier 73 provided with these offset adjustment resistors R13, R13A to R13C and R16A to R16C, and gain adjustment resistors R14A to R14C and R15A to R15C is expressed by the following equation (8).

Figure 2008005217
Figure 2008005217

この式(1)において、オフセット及びゲイン調整を行うため、取外し又は抵抗膜を除去する対象の抵抗器Rには、抵抗値に∞を代入すると、オペアンプ73の出力電圧Vlevが求まる。
但し、ゲイン調整によってオフセット量も変化するので、オフセット変化量によっては、オフセット量も調整により補正を行う必要がある。
In this equation (1), in order to perform offset and gain adjustment, the output voltage V lev of the operational amplifier 73 is obtained by substituting ∞ into the resistance value of the resistor R to be removed or the resistance film removed.
However, since the offset amount also changes due to the gain adjustment, depending on the offset change amount, the offset amount needs to be corrected by the adjustment.

次に、図2を参照してオフセット及びゲインの調整方法について説明する。図2は、各オフセット調整用抵抗器R13、R13A〜R13C及びR16A〜R16Cと、ゲイン調整用抵抗器R14A〜R14C及びR15A〜R15Cとの構成を示し、(a)は抵抗値調整前の構成、(b)は抵抗値調整後の構成を示す図である。
抵抗器Rは、図2(a)に示すように、ランド部201に銅配線パターン202が溶着固定された抵抗実装用パッドに、チップ抵抗部203が図示せぬ表面実装手段により半田204で固着されている。チップ抵抗部203の表面には、セラミック基板に厚膜抵抗体を塗布や焼成するか、又は金属箔膜をスパッタなどで形成した後に、保護膜がコーティングされている。
Next, an offset and gain adjustment method will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the configuration of each offset adjustment resistor R13, R13A to R13C and R16A to R16C, and the gain adjustment resistors R14A to R14C and R15A to R15C, where (a) is the configuration before the resistance value adjustment, (B) is a figure which shows the structure after resistance value adjustment.
As shown in FIG. 2A, the resistor R is fixed to a resistor mounting pad, in which a copper wiring pattern 202 is welded and fixed to a land portion 201, and a chip resistor portion 203 is fixed by solder 204 by a surface mounting means (not shown). Has been. The surface of the chip resistor portion 203 is coated with a protective film after a thick film resistor is applied or baked on the ceramic substrate or a metal foil film is formed by sputtering or the like.

このような抵抗器Rに対してオフセット又はゲイン調整のため、不要となって並列回路から切り離される抵抗器Rに対して、図2(b)に示すように、チップ抵抗部203における保護膜及び厚膜抵抗体又は金属箔膜の所望範囲の抵抗皮膜除去領域203aを、図示せぬレーザービームなどで切断・除去する。この調整によって、並列回路から不要となった抵抗器が切り離され、並列回路の抵抗値を変化させてオフセット又はゲインを所定値とすることができる。   As shown in FIG. 2B, the protective film in the chip resistor unit 203 and the resistor R which is unnecessary and disconnected from the parallel circuit for offset or gain adjustment with respect to the resistor R The resistance film removal region 203a in the desired range of the thick film resistor or metal foil film is cut and removed with a laser beam (not shown). By this adjustment, the unnecessary resistor is disconnected from the parallel circuit, and the offset value or gain can be set to a predetermined value by changing the resistance value of the parallel circuit.

この他、図3(b)に示すように、不要となった抵抗器Rを並列回路から切り離す際、チップ抵抗部203の半田付け領域をレーザービームで加熱し、半田204を溶解させた状態でチップ抵抗部203を取り外しても良い。これは、チップ抵抗部203の両端に半田鏝を押し当て、半田204を溶解させた状態でチップ抵抗部203を取り外しても良い。このようにしても、並列回路から不要となった抵抗器を切り離すことができ、並列回路の抵抗値を変化させてオフセット又はゲインを所定値とすることができる。
なお、本実施の形態では、電源Vcc1,Vcc2の電圧のバラツキに限定して述べたが、例えば温度検出用ダイオード40,50のVFの温度特性によるバラツキ、及び温度検出用ダイオード40,50に印加する定電流IFのバラツキに対しても補償する事が可能である。
In addition, as shown in FIG. 3B, when the resistor R that is no longer needed is separated from the parallel circuit, the soldering region of the chip resistor 203 is heated with a laser beam and the solder 204 is dissolved. The chip resistor unit 203 may be removed. In this case, the chip resistor 203 may be removed while the solder 204 is melted by pressing a solder iron against both ends of the chip resistor 203. Even if it does in this way, the resistor which became unnecessary from the parallel circuit can be disconnected, and the resistance value of a parallel circuit can be changed and offset or gain can be made into a predetermined value.
In the present embodiment, the description is limited to the voltage variation of the power supplies Vcc1 and Vcc2. However, for example, the variation due to the temperature characteristics of the VF of the temperature detection diodes 40 and 50, and the temperature detection diodes 40 and 50 are applied. It is also possible to compensate for variations in the constant current IF.

以上説明したように本実施の形態のレベル変換器120によれば、オペアンプ73の+入力端子の電位を半分に設定し、同オペアンプ73の−入力端子と電源との間、並びに同−入力端子とアースとの間に、それぞれ同数のオフセット調整用抵抗器R13A〜R13C及びR16A〜R16Cを並列接続し、これら抵抗器のうちオフセット調整で不要となった抵抗器を並列回路から切り離すようにした。   As described above, according to the level converter 120 of the present embodiment, the potential of the positive input terminal of the operational amplifier 73 is set to half, the negative input terminal of the operational amplifier 73 and the power source, and the negative input terminal. The same number of offset adjusting resistors R13A to R13C and R16A to R16C are connected in parallel between the resistor and ground, and the resistors that are no longer necessary for offset adjustment are disconnected from the parallel circuit.

オフセット調整で不要となった抵抗器を並列回路から切り離すことによって、並列回路の合成抵抗値を必要な値に変化させることができ、オペアンプ73の出力信号のオフセットを所定値に調整することができる。これによって、全製品のうち、回路素子のバラツキの1.2σ以下(母集団の77%)の製品に関しては、抵抗器のトリミング工程が不要になり、製品コストを削減する事が可能となる。また、調整が必要な場合には対象となる値の抵抗素子を並列回路から切り離すこと、具体的には抵抗器を回路基板から取り外すか、または抵抗器の抵抗被膜を広い幅でレーザービームなどで完全に切断・除去出来る。また、不要となった抵抗器を並列回路から切り離してしまうため、製品の使用環境に対する耐劣化の面で優れ、車載用として用いた場合でも高信頼性を保有する事が可能となる。   By disconnecting the resistor that is no longer necessary for the offset adjustment from the parallel circuit, the combined resistance value of the parallel circuit can be changed to a required value, and the offset of the output signal of the operational amplifier 73 can be adjusted to a predetermined value. . As a result, the resistor trimming process is not required for products having a circuit element variation of 1.2σ or less (77% of the population) among all products, and the product cost can be reduced. Also, if adjustment is necessary, the resistance element of the target value is disconnected from the parallel circuit. Specifically, the resistor is removed from the circuit board, or the resistor coating of the resistor is widened with a laser beam or the like. Can be completely cut and removed. In addition, since the resistor that is no longer needed is disconnected from the parallel circuit, it is excellent in terms of deterioration resistance against the use environment of the product, and it is possible to maintain high reliability even when used for in-vehicle use.

また、オペアンプ73の−入力端子と電源Vcc1との間に、同−入力端子とアースとの間よりも1つ多い抵抗器R13を並列接続し、この多く接続された1つの抵抗器R13を除く−入力端子と電源Vcc1との間の複数の抵抗器R13A〜R13Cと、同−入力端子とアースとの間の複数の抵抗器R16A〜R16Cとの並列抵抗値を等しくした。
このように正負互いに同数の抵抗器の抵抗値を等しくしたので、互いにオフセット調整が相殺される。この場合に、−入力端子と電源Vcc1との間に余分に1つ並列接続された抵抗器R13のみによってオペアンプ73の初期の出力レベル(オフセット量)を設定することができる。
Further, one more resistor R13 is connected in parallel between the negative input terminal of the operational amplifier 73 and the power source Vcc1 than between the negative input terminal and the ground, and the single resistor R13 connected in large numbers is excluded. The parallel resistance values of the resistors R13A to R13C between the input terminal and the power source Vcc1 and the resistors R16A to R16C between the input terminal and the ground are made equal.
Thus, since the resistance values of the same number of positive and negative resistors are made equal, the offset adjustment is canceled out. In this case, the initial output level (offset amount) of the operational amplifier 73 can be set only by one extra resistor R13 connected in parallel between the negative input terminal and the power supply Vcc1.

また、−入力端子と電源Vcc1との間に1つ多く並列接続された抵抗器R13を除く複数の抵抗器R13A〜R13Cの抵抗値と、同−入力端子とアースとの間に並列接続された複数の抵抗器R16A〜R16Cの抵抗値との比が、2のべき乗となる値をとるようにした。このような2のべき乗とする重み付けによって、オフセット電流の値を有効に変化させることができる。   Further, the resistance values of a plurality of resistors R13A to R13C except for the resistor R13, which is one more connected in parallel between the input terminal and the power source Vcc1, and the input terminal connected in parallel to the ground. The ratio of the resistance values of the plurality of resistors R16A to R16C is a value that is a power of 2. By such weighting to a power of 2, the value of the offset current can be effectively changed.

また、オペアンプ73の−入力端子と出力端子との間に、増幅率の分子を決定するための抵抗器として複数の抵抗器R15A〜R15Cを並列接続し、同−入力端子と当該−入力端子に接続される前段の回路であるバッファ回路71の出力端子との間に、同増幅率の分母を決定するための抵抗器として複数の抵抗器R14A〜R14Cを並列接続し、これら抵抗器R14A〜R14C及びR15A〜R15Cのうち、ゲイン調整により不要となった抵抗器を並列回路から切り離す。並列回路からの切り離しは、抵抗器の抵抗皮膜を切断・除去してもよいし、抵抗器自体を取り外してもよい。これによって容易にゲイン調整を行うことができる。   Further, a plurality of resistors R15A to R15C are connected in parallel as resistors for determining the numerator of the amplification factor between the −input terminal and the output terminal of the operational amplifier 73, and the −input terminal and the −input terminal are connected in parallel. A plurality of resistors R14A to R14C are connected in parallel as resistors for determining the denominator of the same amplification factor between the output terminal of the buffer circuit 71, which is a preceding circuit to be connected, and these resistors R14A to R14C are connected. And resistors R15A to R15C that are no longer necessary due to gain adjustment are disconnected from the parallel circuit. For disconnection from the parallel circuit, the resistance film of the resistor may be cut and removed, or the resistor itself may be removed. Thus, gain adjustment can be easily performed.

また、増幅率の分子を決定するための複数の抵抗器R15A〜R15Cの並列抵抗値と、同増幅率の分母を決定するための複数の抵抗器R14A〜R14Cの並列抵抗値とを等しくした。これによって、抵抗器の並列回路からの切り離しによるゲイン調整が容易となる。
なお、上記の例においては、抵抗R11とR12で電源Vcc1の電圧を半分に分圧したが、これに限らない。
Further, the parallel resistance values of the plurality of resistors R15A to R15C for determining the numerator of the amplification factor are made equal to the parallel resistance values of the plurality of resistors R14A to R14C for determining the denominator of the amplification factor. This facilitates gain adjustment by disconnecting the resistor from the parallel circuit.
In the above example, the voltage of the power supply Vcc1 is divided in half by the resistors R11 and R12. However, the present invention is not limited to this.

即ち、オペアンプ73の−入力端子と電源Vcc1との間に抵抗R13のほかに複数の抵抗器を並列接続し、該抵抗器を介してオペアンプ73へ流入する第1の電流と、オペアンプ73の−入力端子とアースとの間に複数の抵抗器を並列接続し、該抵抗器を介してオペアンプ73から流出する第2の電流とが等しくなるように、電源電圧の分圧比、複数の抵抗器の抵抗値を選定しておけば、互いにオフセット調整は相殺され、本来調整が不要な1.2σ以下(母集団の77%)については調整工程が不要となり、オフセット設定用抵抗器R13のみによって初期のレベル合わせを行うことができる。
更に、前記各並列回路において、並列回路を構成する複数の抵抗器の抵抗値は、相互に異なり基準となる抵抗器の抵抗値に対して2のべき乗となる抵抗値を選定しておけば調整が容易である。並列回路の抵抗値に調整を上記の例のように抵抗器を切り離すことで行えることはいうまでもない。
That is, in addition to the resistor R13, a plurality of resistors are connected in parallel between the negative input terminal of the operational amplifier 73 and the power source Vcc1, and the first current flowing into the operational amplifier 73 through the resistor and the negative A plurality of resistors are connected in parallel between the input terminal and the ground, and the voltage dividing ratio of the power supply voltage and the plurality of resistors are set so that the second current flowing out from the operational amplifier 73 through the resistors becomes equal. If the resistance value is selected, the offset adjustment is canceled out, and the adjustment process is not required for 1.2σ or less (77% of the population), which originally does not require adjustment, and only the initial value is set by the offset setting resistor R13. Level adjustment can be performed.
Further, in each of the parallel circuits, the resistance values of the plurality of resistors constituting the parallel circuit are different from each other, and can be adjusted by selecting a resistance value that is a power of 2 with respect to the resistance value of the reference resistor. Is easy. Needless to say, the resistance value of the parallel circuit can be adjusted by disconnecting the resistor as in the above example.

本発明の実施の形態に係る演算増幅器を用いたアナログ回路であるレベル変換器を適用したVF/PWM変換回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the VF / PWM conversion circuit to which the level converter which is an analog circuit using the operational amplifier which concerns on embodiment of this invention is applied. 上記レベル変換器における各オフセット調整用抵抗器とゲイン調整用抵抗器との構成を示し、(a)は抵抗値調整前の構成、(b)は抵抗値調整後の構成を示す図である。The structure of each offset adjustment resistor and the gain adjustment resistor in the level converter is shown, (a) is a configuration before resistance value adjustment, (b) is a diagram showing a configuration after resistance value adjustment. 上記レベル変換器における各オフセット調整用抵抗器とゲイン調整用抵抗器との他の構成を示し、(a)は抵抗値調整前の構成、(b)は抵抗値調整後の構成を示す図である。The other structure of each offset adjustment resistor and the gain adjustment resistor in the level converter is shown, (a) is a configuration before resistance value adjustment, (b) is a diagram showing a configuration after resistance value adjustment. is there. 車両駆動システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a vehicle drive system. 車両駆動システムにおける昇降圧コンバータの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the buck-boost converter in a vehicle drive system. 昇降圧コンバータの昇圧動作時にリアクトルに流れる電流波形図である。It is a current waveform figure which flows into a reactor at the time of voltage boosting operation of a buck-boost converter. 昇降圧コンバ−タ用IPMの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of IPM for step-up / down converters. 昇降圧コンバ−タ用IPMにおけるIGBTチップ温度検出部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the IGBT chip | tip temperature detection part in IPM for buck-boost converters. IGBTチップ温度検出部における定電流回路によるIGBTチップ温度検出ダイオードの順方向電圧の温度特性図である。It is a temperature characteristic figure of the forward voltage of the IGBT chip temperature detection diode by the constant current circuit in an IGBT chip temperature detection part. 従来のレベル変換器を用いたVF/PWM変換回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the VF / PWM conversion circuit using the conventional level converter. 昇降圧コンバ−タ用IPMにおけるデジタル・アナログ変換器の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the digital-analog converter in IPM for buck-boost converters. 上記の第1の電源の電圧を変動させた場合のIGBTチップ温度電圧信号のスパン変化を示す図である。It is a figure which shows the span change of the IGBT chip | tip temperature voltage signal at the time of fluctuating the voltage of said 1st power supply. 上記の第1の電源の電圧を変動させた場合のIGBTチップ温度電圧信号のオフセット変化を示す図である。It is a figure which shows the offset change of the IGBT chip | tip temperature voltage signal at the time of fluctuating the voltage of said 1st power supply. 上記の第2の電源の電圧を変動させた場合のIGBTチップ温度電圧信号のスパン変化を示す図である。It is a figure which shows the span change of the IGBT chip | tip temperature voltage signal at the time of fluctuating the voltage of said 2nd power supply. 上記の第2の電源の電圧を変動させた場合のIGBTチップ温度電圧信号のオフセット変化を示す図である。It is a figure which shows the offset change of IGBT chip | tip temperature voltage signal at the time of fluctuating the voltage of said 2nd power supply.

符号の説明Explanation of symbols

10 車両駆動システム
11 電動機
12 電源
13 昇降圧コンバータ
14 インバータ
16 リアクトル
17,C42 コンデンサ
21,22 スイッチング素子
23a,23b 制御回路
25,26 IGBT
27,28,84 ダイオード
30 昇降圧コンバータ用IPM
31 上アームのスイッチング部
32 下アームのスイッチング部
34,35,36,37,38 フォトカプラ
40,50 温度検出用ダイオード
41,42,51,52,80,82,89、R11,R12,R14,R15,R51,R52 抵抗器
43,53 IGBT保護回路
44 ゲートドライバ
45,55 IGBTチップ温度検出部
40,50 温度検出用ダイオード
56 VH検出回路
57 分圧回路
58 レベル調整回路
59 三角波生成器
60 比較器
62 LPF
63 VH比較器
64 ゲート信号発生器
70 定電流源
77 レベル変換器
78 三角波発生器
85 発光ダイオード
87 受光ダイオード
88,TR61 トランジスタ
90 デジタル・アナログ変換器
91 2値化回路
92 バッファ回路
93 LPF回路
71,92 バッファ回路
73,102 オペアンプ
79,101 コンパレータ
R13 オフセット設定用抵抗器
R13A,R13B,R13C,R16A,R16B,R16C オフセット微調整用抵抗器
R14A,R14B,R14C,R15A,R15B,R15C ゲイン調整用抵抗器
Vcc1 第1の電源(又は電源電圧)
Vcc2 第2の電源(又は電源電圧)
Vout IGBTチップ温度電圧信号(LPF出力)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vehicle drive system 11 Electric motor 12 Power supply 13 Buck-boost converter 14 Inverter 16 Reactor 17, C42 Capacitor 21, 22 Switching element 23a, 23b Control circuit 25, 26 IGBT
27, 28, 84 Diode 30 IPM for buck-boost converter
31 Upper Arm Switching Unit 32 Lower Arm Switching Unit 34, 35, 36, 37, 38 Photocoupler 40, 50 Temperature Detection Diode 41, 42, 51, 52, 80, 82, 89, R11, R12, R14, R15, R51, R52 Resistor 43, 53 IGBT protection circuit 44 Gate driver 45, 55 IGBT chip temperature detection unit 40, 50 Temperature detection diode 56 VH detection circuit 57 Voltage divider circuit 58 Level adjustment circuit 59 Triangular wave generator 60 Comparator 62 LPF
63 VH comparator 64 Gate signal generator 70 Constant current source 77 Level converter 78 Triangle wave generator 85 Light emitting diode 87 Light receiving diode 88, TR61 Transistor 90 Digital / analog converter 91 Binary circuit 92 Buffer circuit 93 LPF circuit 71, 92 Buffer circuit 73, 102 Operational amplifier 79, 101 Comparator R13 Offset setting resistor R13A, R13B, R13C, R16A, R16B, R16C Offset fine adjustment resistor R14A, R14B, R14C, R15A, R15B, R15C Gain adjustment resistor Vcc1 first power supply (or power supply voltage)
Vcc2 Second power supply (or power supply voltage)
Vout IGBT chip temperature voltage signal (LPF output)

Claims (9)

演算増幅器を用いたアナログ回路において、
前記演算増幅器の正入力端子の電位を電源電圧の半分に設定し、該演算増幅器の負入力端子と電源との間に複数の抵抗器を並列接続してなる第1並列回路を接続し、前記演算増幅器の負入力端子とアースとの間に、前記第1並列回路と同数であって、第1並列回路を構成する抵抗器と抵抗値がほぼ等しい抵抗器を並列接続してなる第2並列回路を接続し、前記演算増幅器のオフセット量が所望値となるように第1,第2並列回路の所定の抵抗器を並列回路から切り離すことを特徴とする演算増幅器を用いたアナログ回路。
In an analog circuit using an operational amplifier,
A potential of the positive input terminal of the operational amplifier is set to half of a power supply voltage, and a first parallel circuit formed by connecting a plurality of resistors in parallel between the negative input terminal of the operational amplifier and the power supply is connected, Between the negative input terminal of the operational amplifier and the ground, a second parallel circuit is formed by connecting in parallel the same number of resistors as the first parallel circuit and resistors having substantially the same resistance value as the first parallel circuit. An analog circuit using an operational amplifier, wherein a circuit is connected and a predetermined resistor of the first and second parallel circuits is disconnected from the parallel circuit so that an offset amount of the operational amplifier becomes a desired value.
前記第1並列回路を構成する複数の抵抗器の抵抗値は、相互に異なり基準となる抵抗器の抵抗値に対して2のべき乗となる抵抗値であることを特徴とする請求項1に記載の演算増幅器を用いたアナログ回路。   2. The resistance value of the plurality of resistors constituting the first parallel circuit is a resistance value that is different from each other and is a power of 2 with respect to a resistance value of a reference resistor. An analog circuit using an operational amplifier. 前記負入力端子と前記電源との間に、前記演算増幅器のオフセット量を設定する設定用抵抗器を更に接続したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の演算増幅器を用いたアナログ回路。   3. An analog using an operational amplifier according to claim 1 or 2, further comprising a setting resistor for setting an offset amount of the operational amplifier between the negative input terminal and the power source. circuit. 演算増幅器を用いたアナログ回路において、
前記演算増幅器の負入力端子と出力端子との間に、増幅率の分子を決定するための抵抗器として複数の抵抗器を並列接続してなる第3並列回路を接続し、前記演算増幅器の負入力端子と当該負入力端子に接続される前段回路の出力端子との間に、同増幅率の分母を決定するための抵抗器として複数の抵抗器を並列接続してなる第4並列回路を接続し、前記演算増幅器の増幅率が所望値となるように、第3,第4並列回路の抵抗器のうちの一部を並列回路から切り離すことを特徴とする演算増幅器を用いたアナログ回路。
In an analog circuit using an operational amplifier,
A third parallel circuit in which a plurality of resistors are connected in parallel as a resistor for determining the numerator of the amplification factor is connected between the negative input terminal and the output terminal of the operational amplifier, A fourth parallel circuit in which a plurality of resistors are connected in parallel as a resistor for determining the denominator of the same amplification factor is connected between the input terminal and the output terminal of the preceding circuit connected to the negative input terminal. An analog circuit using an operational amplifier, wherein a part of the resistors of the third and fourth parallel circuits is separated from the parallel circuit so that an amplification factor of the operational amplifier becomes a desired value.
前記抵抗器は、厚膜抵抗体を抵抗実装用パッドに実装したものであり、
前記オフセット量の調整のために切り離す抵抗器について、前記厚膜抵抗体を実装したまま前記厚膜抵抗体を所定の幅で切断除去することを特徴とする請求項1または請求項4に記載の演算増幅器を用いたアナログ回路。
The resistor is a thick film resistor mounted on a resistor mounting pad,
5. The resistor according to claim 1, wherein the thick-film resistor is cut and removed with a predetermined width while the thick-film resistor is mounted on the resistor to be separated for adjusting the offset amount. Analog circuit using operational amplifier.
前記抵抗器は、チップ抵抗部を抵抗実装用パッドに実装したものであり、
前記オフセット量の調整のために切り離す抵抗器について、前記チップ抵抗部を前記抵抗実装用パッドから取り外すことを特徴とする請求項1または請求項4に記載の演算増幅器を用いたアナログ回路。
The resistor is a chip resistor portion mounted on a resistor mounting pad,
5. The analog circuit using an operational amplifier according to claim 1, wherein the chip resistor is removed from the resistor mounting pad for a resistor to be separated for adjusting the offset amount. 6.
請求項1に記載の演算増幅器を用いたアナログ回路と、請求項4に記載の演算増幅器を用いたアナログ回路とを組合せたことを特徴とする演算増幅器を用いたアナログ回路。   An analog circuit using an operational amplifier, wherein the analog circuit using the operational amplifier according to claim 1 is combined with the analog circuit using the operational amplifier according to claim 4. 演算増幅器を用いたアナログ回路において、
該演算増幅器の負入力端子と電源との間に複数の抵抗器を並列接続し、該抵抗器を介して前記演算増幅器へ流入する第1の電流と、前記演算増幅器の負入力端子とアースとの間複数の抵抗器を並列接続し、該抵抗器を介して前記演算増幅器から流出する第2の電流とが等しくなるように前記複数の抵抗器の抵抗値を選定し、前記演算増幅器のオフセット量が所望値となるように前記の抵抗器を並列回路から切り離すことを特徴とする演算増幅器を用いたアナログ回路。
In an analog circuit using an operational amplifier,
A plurality of resistors are connected in parallel between a negative input terminal of the operational amplifier and a power source, a first current flowing into the operational amplifier through the resistor, a negative input terminal of the operational amplifier, and a ground A plurality of resistors are connected in parallel, and the resistance values of the plurality of resistors are selected so that the second current flowing out from the operational amplifier via the resistors becomes equal, and the offset of the operational amplifier An analog circuit using an operational amplifier, wherein the resistor is separated from the parallel circuit so that the amount becomes a desired value.
前記各並列回路において、並列回路を構成する複数の抵抗器の抵抗値は、相互に異なり基準となる抵抗器の抵抗値に対して2のべき乗となる抵抗値であることを特徴とする請求項8に記載の演算増幅器を用いたアナログ回路。   In each of the parallel circuits, the resistance values of the plurality of resistors constituting the parallel circuit are different from each other, and are resistance values that are powers of 2 with respect to the resistance value of the reference resistor. An analog circuit using the operational amplifier according to 8.
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